3. Paradigmes d’interactions utilisateurs
3.1 Histoire
Les interfaces utilisateurs50 ont été créées dans le but d’établir une relation de contrôle, un pont entre une machine, un ordinateur et un humain. Plusieurs paradigmes d’interface existent :
Le paradigme technologique :
o Ce sont les interfaces reflétant exactement la construction de la machine. Chaque mécanisme ayant son contrôle, l’interface est puissante et précise mais difficile à appréhender. Ceci la destine donc à des spécialistes.
Le paradigme de la métaphore :
o Ce sont les interfaces calquées sur un objet de la vie courante. Elles sont plus faciles à appréhender car le concept est déjà maitrisé par l’utilisateur.
Le paradigme idiomatique :
o Il s’agit d’interfaces cohérentes, simples et dont le comportement est stéréotypé. (facile à appréhender tout en offrant une certaine liberté de création).
Les interfaces ayant le plus de succès sont celles possédant les caractéristiques de ces trois paradigmes, réparties de façon équilibrée51. Des interfaces psychologiquement bien acceptées, naturelles et ergonomiques52. Naguère, les interfaces tendaient à être de type ligne de commandes (Command Line Interface) ou de type graphique (Graphical User Interface).
Actuellement, les interfaces s’orientent vers d’autres types d’interaction. Elles se rapprochent encore plus du contrôle naturel grâce à la reconnaissance de la voix, des mouvements du corps ou encore de mouvements oculaires.
50
User interface. In : Wikipédia [en ligne]. Dernière modification de cette page le 8 mai 2012 à 06 :32. http://en.wikipedia.org/User_Interface (consulté le 13.12.2011).
51
CARD, S. K. Pioneers and Settlers : Methods Used in Successful User Interface Design, 1996.
52
Les interfaces de contrôle avec le cerveau vont probablement permettre d’évoluer vers la création d’humains augmentés grâce à des implants internes ou externes permettant de comprendre la pensée d’une personne ou d’identifier différents stimuli nerveux produit par une action distinctive (clin d’œil, déplacement de doigt).
3.1.1 Command Line Interfaces
Une interface par ligne de commande (CLI) est une interface ou l’on écrit une opération sous forme de texte directement sur un écran appelé Terminal, Console ou Shell. Cet écran attend que l’utilisateur tape une commande sous forme de texte à la syntaxe bien définie et codifiée. Dès que l’utilisateur a validé l’opération grâce à la touche « Enter », la commande s’exécute et la console affiche soit un résultat, soit une erreur. Tant que la touche n’a pas été pressée, l’interface ne réagit pas et reste en attente. L’affichage des résultats peut être organisé de différentes manières (liste, tableaux, etc.). De plus, chaque type de Terminal possède son propre langage et ses propres commandes.
Ces interfaces utilisateurs sont surtout utilisées par les programmeurs ou les administrateurs de systèmes d’exploitation. En effet, une fois maitrisées, les CLI permettent l’exécution d’ordres complexes en quelques lignes de commande.
On retrouve ce type d’interface dans tous les systèmes d’exploitation, mais leur existence est souvent ignorée par les utilisateurs. Les Graphical User Interface ont peu à peu supplantés les CLI. La figure suivante illustre la fenêtre Terminal du système d’exploitation Windows 7.
3.1.2 Graphical User Interfaces
Une interface utilisateur graphique (GUI) est une interface consistant à permettre à un utilisateur d’agir à travers des représentations d’informations graphiques telles que des icônes, des boutons radios, des fenêtres, des cases à cocher, des menus et d’autres divers indicateurs.
Ce type d’interface a été créé pour répondre au besoin de baisser la courbe d’apprentissage d’une interface à ligne de commandes. Il s’agissait de réduire le temps nécessaire à l’apprentissage d’une interface, de commandes ou d’actions. Ces dernières s’effectuent ainsi par manipulation directe des objets visuels et non à partir d’écriture de texte dans un terminal. Pour manipuler les objets, l’utilisateur s’aide d’un périphérique de pointage telle qu’une souris. Ceci a créé le paradigme d’interaction homme-machine Window, Icon, Menu, Pointing Device (WIMP). Ce paradigme est maintenant utilisé pour l’interaction homme-machine dans la plupart des systèmes informatiques ou appareils électroniques comportant une interface utilisateur graphique.
Figure 13 : Photo de l’interface WIMP du Xerox Star
Ce type d’interface a d’ailleurs su évoluer à travers les assistants personnels de poches ou autres smartphones. En effet la taille réduite de leur écran a nécessité une nouvelle approche. L’utilisation de doigts ou de stylet y est préférée à l’utilisation d’une souris. On trouve encore d’autres modèles d’interfaces graphiques tels que les interfaces 3D, utilisées par exemple par le logiciel de cartographie Google Earth ou encore les jeux vidéos. Il existe par ailleurs, de plus en plus d’interfaces graphiques dans divers appareils d’informatique ubiquitaire. On peut citer les distributeurs de billets, les écrans et kiosques d’informations, les salles de contrôles et de monitoring ou encore les automates de distribution de denrées alimentaires.
Il existe plusieurs subdivisions dans les interfaces graphiques, dont les interfaces web qui de par leur l’importance dans le monde et le quotidien des gens sont incontournables. Le concept de base, de pouvoir afficher une page web depuis n’importe quel endroit connecté à Internet a révolutionné la vie de milliards d’humains. En effet, une page est visualisable depuis un navigateur web et son rendu ne change pas selon les différents périphériques utilisés pour sa lecture. De plus, l’utilisation du web contribue grandement à l’évolution du changement de la société. Incontestablement, les possibilités d’accès à l’information qu’Internet offre sont étendues.
On pourrait, pour le projet PEACE, mais ce n’est pas l’objet du travail, utiliser des données en provenance d’Internet pour obtenir des informations provenant d’un pays, de prévisions météorologiques, de documents, et même pour effectuer des recherches sur, une maladie, une personne et, en fonction des résultats trouvés, effectuer une action définie.
3.1.3 Natural User Interfaces
Une interface utilisateur naturelle (NUI) est soit une interface utilisable sans apprentissage, soit une interface utilisable sans accessoire, ni périphérique de contrôle. Elle doit permettre à un utilisateur de rapidement maîtriser et apprendre l’interface. Ces interfaces sont utilisables à travers l’exercice de mouvements naturels, de gestes intuitifs permettant de comprendre sans efforts l’influence qu’ils auront sur la machine, ceci en utilisant la voix ou la position dans l’espace. La figure suivante résume les trois grandes principales évolutions des types d’interfaces utilisateur.
Résumé
CLI Apprentissage d’une interface artificielle à travers l’écriture de texte à la syntaxe stricte
GUI Interface traduisant visuellement des concepts informatiques et nécessitant un apprentissage moins conséquent mais dont l’intuitivité reste limitée
NUI Apprentissage de l’interface à travers des mouvements naturels. Figure 14 : Evolution des 3 principaux types d'interface
3.1.4 Brain-computer Interface
Les interfaces cerveau-machine (BCI) sont des interfaces de communication53 existant principalement dans le but d’assister, d’augmenter ou de réparer les fonctions cognitives humaines. Les considérations éthiques à leur propos, dues aux effets secondaires possibles, au contrôle de la pensée et à la possibilité d’altération de la personnalité ne sont pas négligeables54. Il existe plusieurs types de BCI55 :
Interfaces invasives :
o Des appareils implantés dans l’œil permettant de rétablir la vision après la cécité, ou encore des exosquelettes, moteurs et prothèses permettant à des personnes paralysées de se mouvoir ou de retrouver une certaine locomotion.
Interfaces partiellement invasives :
o Des électrodes implantées dans le crâne permettant la détection et la modification de l’activité électrique. Ce type de monitoring s’appelle l’électrocorticographie.
Interfaces non-invasives :
o Des appareils d’imagerie médicale56 permettant l’enregistrement de signaux produits par des neurones individuels et leur association avec un retour visuel sur un écran.
Electro-encéphalogrammes :
o La technique de l’électroencéphalographie57
permet de façon non invasive, la simulation de mouvements de curseurs et la transcription de
53
Brain-computer interface. In : Wikipédia [en ligne]. Dernière modification de cette page le 22 mai 2012 à 01:59 http://en.wikipedia.org/wiki/brain-computer_interface (consulté le 21.01.2012).
54
HASELAGER, Pim et al. A note on ethical aspects of BCI. Neural Networks 22, 2009.
55
GUGER, Christopher. State of the Art in BCI Research. BCI Award 2010. Intech, 2010.
56
MURAY, M.M. 24 hours in the life of the brain. Discover Spring, 2007: 82-85.
57
BLANKERTZ, B. et al. The Berlin Brain-Computer Interface: EEG-based communication without subject training, 2006.
signaux bidimensionnels58. Cette technique non invasive se base sur la pose d’électrodes59 sur la boite crânienne puis à l’activation de commutateurs en fonction des zones cérébrales activées. La figure suivante illustre ce principe.
Figure 15 : Brain-control Interface créée à l'EPFL
L’idée de contrôler l’environnement sans interaction physique, mais simplement par la pensée grandit continuellement60. En effet, beaucoup de recherches se concentrent sur ce sujet et sont régulièrement stimulées par de bons résultats61.
Dans le cadre de PEACE, mais en dehors de l’objet de ce travail, les interfaces cerveau-machine pourraient être développées et utilisées à la fois comme entrées et comme sorties. Ainsi, la pensée d’une lettre de l’alphabet ou d’un objet pourrait être associée à une action permettant d’agir sur la cognition de l’utilisateur.
58
WOLPAW, Jonathan R., MCFARLAND, Dennis J. Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans. 2004.
59
ORTNER, Rupert. State of the Art in BCI research: Physio, Sensors, Signals. Intech 2010
60
MILLÁNA, José del R. et al. Brain-Actuated Interaction. EPFL 2004.
61
MILLÁNA, José del R., CARMENA, Jose M. Invasive or noninvasive: understanding brain– machine interface technology. IEEE Xplore, 2010.